- 締切済み
振動加速度
フライホイールをベルト駆動（歯付き）で増速回転させているのですが８０００r/minで水平方向の加速度が増大します。振幅は20μで1Gでてます。 考えられる原因はありますか。 フライホイールはバランス取りしてあります。面ブレ、芯ブレ共に20μ以下です。
- 機械設計
- 回答数6
- ありがとう数2
- みんなの回答 （6）
- 専門家の回答
みんなの回答
再出です。 回答（４）さん、 意見/所感なので、気を悪くしておりませんよ。 回答（２）のiwanaiみたいに、人を中傷するような“枕詞”を羅列しないのでね。 さて、質問者から、 > フライホイールをベルト駆動（歯付き）で増速回転させているのですが8000r/minで > 水平方向の加速度が増大します。振幅は20μで1Gでてます。考えられる原因はありますか。 の問い合わせに関して、 一度、計算してみると判りますよ とのアドバイス内容で記述しております。 後は、“振幅は20μで1Gでてます”の内容から、1Gがどの方向に働くか/振幅方向から 剛性の確認をして、剛性アップから振幅の減少を計画し、振幅の減少はどのような効果がある かを計算式で改めて認識する。 そして、どの方向の剛性アップが有効的かも、振幅方向から判断できます。 以上のような傾向と対策が有効的に判るようになるアドバイス内容です。 加速度振幅の計算記述がありますが、加速度と重さ(質量)は密接な関係があります。 回答（４）さんの追記記述である >> 回答（１）で重さは関係ないことを再認識させられ… ・ ・ ・ は、小生も？？？な記述と思っていました。 (質量と重さは、使用している言葉の意味が違う等の内容が聞こえてくる気もしますが…) これには、弁解や反論はしないのでしょうかね？ ニッチな部分の文章だけを切り取って、勝手な云い分をする 回答（２）のiwanai！！
基本的には回答(4)さんの考えに賛成です。 構造がよくわからない部分もありますが，ベアリングで両サイドを支持して，その一端にプーリーがいる配置だと推定します。8000r/minとは，かなり高速回転ですね。 フライホイールの質量とシャフトの剛性は把握されているでしょうか？ もしかしたら，回転系の危険速度とMeetしている可能性も考えられませんか？ シャフトの曲げ方向のバネ定数とフライホイールの質量で，大まかに見積もることは可能ですので，確認されては如何でしょうか。もちろん構造次第ですが，133Hzならあり得るかも知れませんね。
手材料だけで判断することは難しく、振動周波数分析やハンマリ ングによる固有振動数測定することが望まれます。 一応考えられる原因を列挙します。 ?回転速度を徐々に上げると振動が大きくなり、8,000min-1以上 では危険．．．となればバランスが疑わしいです。 釣り合い良さは、G6.3／8,000min-1は欲しいところです。 ベルトの張力が大きく、フライホイール軸が少しでも弾性変形 して撓む場合も、偏重心によるアンバランスが疑われます。 ?回転速度を徐々に上げると振動が大きくなり、8,000min-1以上に すると振動が小さくなるようであれば共振が疑わしいです。 例えば、6,000min-1：8,000min-1で増速すると、差分の固有振動数 は33Hz（2,000min-1）。6,000min-1は3倍(3次）、8,000min-1は 4倍(4次)となるので、共振が発生する恐れがあります。 ?振動源はフライホイール側、駆動側、ベルトのどれでしょう。 フライホイール側の場合、水平方向に133Hz(8,000min-1)の次数 （1,2,3・・・）成分の固有振動数が存在しているのかもしれません。 その場合は、筐体を含めた補強(または質量を重くしたりする)が 必要です。 回答(3)さん 書かれている内容に異存はないのですが、計算しても問題解決には ならないのでは．．． （単なる所感ですので気を悪くしないでください） ＞回答（１）で重さは関係ないことを再認識させられ・・・ 回転体の質量が大きければ大きいほど、許容不釣合い量も大きく なるので、質量は関係ないこともないです。 実践例） バランス修正作業において、工作機械主軸をG1.0に調整するのと、 より軽量の工具ホルダをG6.3に調整するのは、同じぐらいの難易度 （釣り合い良さの回転速度が等しい場合） ＞フライホイールはバランス取りしてあります フライホイールと一緒に回転する部分（軸とか）も纏めて バランスを取らなければ、アンバランスが内在している 可能性が十分にあります。 軸の長さによっては、回答(2)氏紹介のURLに記載されている 偶不釣合いも要注意です。 また、フライホイール軸を支持する軸受が2箇所以上ある場合、 軸受の心ズレもアンバランスの要因となります。 回転体の大きさや質量にもよりますが、8,000min-1は結構な 回転速度ですので、それなりの配慮が必要と思われます。
お礼
アドバイス有難うございます。 今一度軸受け間の芯だし、固有振動数の測定を試みます。
回転機器の変位・速度値・加速度値の三つの振動パラメータについて、 (1) 変位振幅（μｍ）： 通常「変位」と呼ぶ。 変位振幅は上図の「両振幅」で表されます。 Ｄ（両振幅）＝２ｄ →（片振幅の２倍） (2) 速度振幅（ｍｍ／ｓ）： 通常「速度」と呼ぶ。 速度振幅の最大値は波形の「R位置」で表されます。 速度振幅は「片振幅：ｄ」により、大きさが変化します。 ですから、１秒間の振動数（ｆ：Ｈｚ：cps）と１サイクルに動く角速度（２π：rad/c）に 片振幅（ｄ：μｍ）を掛け合わせた数値が速度振幅（ｍｍ／ｓ）となります。 Ｖ（速度振幅）＝２πｆ×ｄ（ｍｍ／ｓ） 単位：Ｖ（速度振幅）：ｍｍ／ｓ ２π：ｒａｄ／ｃ（ﾗｼﾞｱﾝ／１ｻｲｸﾙ） 振動数ｆ：Ｈｚ又はｃｐｓ（サイクル／秒） 片振幅ｄ：μｍ (3) 加速度振幅（ｍｍ／ｓ 2 ） or ｇ（＝9800 mm/s 2 ）： 通常「加速度」と呼ぶ。 加速度振幅は１秒間におもりの動いた角速度（２πｆ）を二乗する事で得られます。 Ｇ＝（２πｆ） 2 ×ｄ×１０－ 3 （ｍｍ／ｓ 2 ） 但し、単位を「ｇ」で表す場合は、下記の様に「重力加速度＝9800 mm/s2」で割ります。 Ｇ＝{（２πｆ） 2 ×ｄ×１０－ 3 }／9800 （ｇ） Or Ｇ＝（２πｆ×Ｖ）／9800 （ｇ） (4) 両振幅：Ｄ、速度振幅：Ｖ、加速度振幅：Ｇ、振動数：ｆのうち、二つの値が分かれば 他の二つの値が求める事が出来ます。 にて、計算が可能です。 (単位は異なりますが、回転数＝振動数となりますから。) URLを確認した後に、計算をしてみてください。
回答（１）で重さは関係ないことを再認識させられ・・・ 回転体のﾊﾞﾗﾝｽ測定と修正 http://www.sigma-elec.co.jp/technology/tech1.pdf 6-1)静アンバランス 2)偶アンバランス 3)動アンバランス をすべて小さくする必要。 面ブレ、芯ブレという表現は多分、1)だけでしょう。 8000rpmだけが強く触れるなら共振点。
>８０００r/minで水平方向の加速度が増大します。振幅は20μで1Gでてます。 20μの振れが問題なのですか？振動をサインカーブで考えても、片振幅20μ の振動なら、８０００r/minで1Ｇを超えます。 現状の振動が問題なら、機器の剛性を増して振幅を抑える必要があります。
お礼
有難うございます。一度計算してみます。